[发明专利]一种水库实时多目标随机优化调度和风险评估方法

说明书

本发明公开了一种水库实时多目标随机优化调度和风险评估方法，包括建立水文预报演进模型，模拟水文预报不确定性的动态演进过程，合成入库水文集合预报并构建洪水情景树；建立基于实时修正策略的水库实时多目标随机优化调度模型；采用约束法和两步求解过程推求不确定环境下的帕累托前沿；建立风险评估模型，量化各调度指标的不确定性和调度风险；采用随机多属性决策模型从帕累托前沿上确定最理想的水库调度方案，并定量评估决策结果的不确定性；建立基于实时信息修正的滚动预报‑调度‑决策流程。该方法明确考虑了水文预报不确定性及其动态演进特性，定量评估了不确定性沿预报‑优化‑决策过程链的发展、迁移和传播规律，提高了调度决策的可靠性。

技术领域

本发明涉及水库优化调度与风险决策方法，尤其涉及一种水库实时多目标随机优化调度和风险评估方法。

背景技术

流域洪水具有巨大的破坏强度，是对人类社会危害最大的自然灾害之一。洪水往往会造成严重的人员伤亡、经济损失和生态破坏。自2006年至2016年，全球范围内的洪水灾害共造成了61730名人员死亡和3750亿美元的经济损失。为了抵御洪水，我国建造了大量的水库大坝，截止目前，共建成水库约98000余座。作为防洪工程措施和非工程措施有机结合的典范，水库优化调度对于削减洪峰、减轻洪灾损失具有重要作用。

水文预报提供了关于未来水文形势的关键信息，对于指导水库实时优化调度具有十分重要的意义。现有的技术往往局限于确定性环境之中，即采用确定性的水文预报成果和确定性的水库优化调度模型，忽略了水文预报和优化调度结果的不确定性，使得水库调度决策普遍缺乏科学性和可靠性。实际上，由于流域水文模型的内在误差、不精确的初始和边界条件、以及对实际物理水文过程的概化，水文预报具有固有的不确定性。制约水库优化调度决策的主要挑战之一就在于调度所依据的水文预报信息的不确定性。不确定性信息并不利于简化决策过程，但忽略不确定性就是忽略现实的正确规律。因此，如何在水库优化调度中充分地考虑水文预报不确定性，追踪不确定性的来源及其迁移转化规律，建立水库实时多目标随机优化调度和风险评估方法是目前亟待解决的技术难题。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明综合考虑水文预报不确定性及其动态演进特性，结合随机优化思想，提出了一种水库实时多目标随机优化调度和风险评估方法。

技术方案：本发明提供了一种水库实时多目标随机优化调度和风险评估方法，包括以下步骤：

(1)建立水文预报演进模型，模拟水文预报不确定性的动态演进过程，合成入库水文集合预报并构建洪水情景树；

(2)建立基于实时修正策略的水库实时多目标随机优化调度模型；

(3)采用约束法和两步求解过程推求不确定环境下的帕累托前沿；

(4)建立风险评估模型，量化各调度指标的不确定性和调度风险；

(5)采用随机多属性决策模型从帕累托前沿上确定最理想的水库调度方案，并定量评估决策结果的不确定性；

(6)建立基于实时信息修正的滚动预报-调度-决策流程。

进一步的，所述步骤(1)中定义单时段的预报更新u_w,t为相邻两个时刻之间水纹预报误差的差，u_w,t计算公式如下：

式中，q_t为t时刻的流量实测值；f_w,t(m³/s)表示w时刻发布的关于未来时刻t的水文预报，t＝w+i,i＝0,1,…,H，H为预见期；e_w,t(m³/s)表示w时刻发布的关于未来时刻t的水文预报误差；